四川省威遠(yuǎn)中學(xué)高中物理法拉第電磁感應(yīng)定律課件新人教版選修

1、法拉第電磁感法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)定律 K K實(shí)驗(yàn)回顧實(shí)驗(yàn)回顧NSNSNSt? ?磁通量磁通量 磁通量變化磁通量變化 磁通量變化率與電磁通量變化率與電磁感應(yīng)的關(guān)系磁感應(yīng)的關(guān)系物理意義物理意義與電磁感應(yīng)的關(guān)與電磁感應(yīng)的關(guān)系系磁通量磁通量穿過回路的穿過回路的磁感磁感線的條數(shù)線的條數(shù)無關(guān)無關(guān)磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通穿過回路的磁通量的量的變化量變化量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生產(chǎn)生的條件的條件磁通量變化率磁通量變化率穿過回路的磁通穿過回路的磁通量的量的變化快慢變化快慢決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的的大小大小t一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E E） 3. 3. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律

2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。 磁通量變化磁通量變化磁通量變化快慢磁通量變化快慢磁通量磁通量 t 12 1212tt 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E E） 3. 3. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。 電路中電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這

3、一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tE tKE (K(K是一個(gè)常數(shù)是一個(gè)常數(shù)) )tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 電路中電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈

4、的匝數(shù)) )2.2.數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式: :t 1212tt 平均磁通平均磁通變化率變化率 E平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 例：如圖所示，一個(gè)例：如圖所示，一個(gè)50匝的線圈的兩端跟匝的線圈的兩端跟R99的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的橫截面積是磁場(chǎng)中，線圈的橫截面積是202，電阻為，電阻為1，磁感應(yīng)強(qiáng)度以，磁感應(yīng)強(qiáng)度以100Ts的變化率均勻減的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大？的電流為多大？線圈某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？線圈某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？BEnnStt450 100 20 1010

5、V100.199 1EIARr解析：解析：鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1 1穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加均勻地增加2 Wb2 Wb，則：，則： A A線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2 V2 V B B線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2 V2 V C C線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終是線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終是2 V2 V D D線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、重要的推論三、重要的推論 如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體abab處于勻強(qiáng)磁處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是場(chǎng)中，磁感應(yīng)

6、強(qiáng)度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 回路在時(shí)間回路在時(shí)間t t內(nèi)增大的面積內(nèi)增大的面積為：為： S=LvtS=Lvt解：解：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過回路的磁通量的變化穿過回路的磁通量的變化為：為：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv G Gv vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin 若導(dǎo)體斜切磁感線若導(dǎo)體斜切磁感線當(dāng)速度當(dāng)速度v與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直時(shí)，可不垂直時(shí)，可將將B分解為平行于速度分量分解為平行于速度分量B|（對(duì)感應(yīng)電（對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)無貢獻(xiàn)），垂直

7、于速度分量動(dòng)勢(shì)無貢獻(xiàn)），垂直于速度分量B ，則，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：IB|BBvsinBlvlvBE為為B、v之間的夾角之間的夾角感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)LvB公式公式BLv中的中的L指的是切割磁感線的有指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中效長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁是圓弧切割磁感線的有效長度。感線的有效長度。如圖，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)，導(dǎo)體棒體棒ab的長度為的長度為L,以速度以速度v在導(dǎo)軌上向右勻在導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)速運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。已兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。已知導(dǎo)軌的總電阻為知導(dǎo)軌的總電阻為R,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab的電阻為的電阻為

8、r。abvR在上題中，導(dǎo)體棒在上題中，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為的質(zhì)量為m。若開始若開始導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)軌上靜止，用一水平向右的在導(dǎo)軌上靜止，用一水平向右的恒力恒力F拉導(dǎo)體棒，使它向右運(yùn)動(dòng)，試分析拉導(dǎo)體棒，使它向右運(yùn)動(dòng)，試分析導(dǎo)體棒的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況。求出導(dǎo)體導(dǎo)體棒的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況。求出導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大速度。棒運(yùn)動(dòng)的最大速度。abFVabF運(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析：FF安安水平方向水平方向受力分析：受力分析：F合=F F安安vEIF合a a=0?NYVm22)LBrRFvm（當(dāng)當(dāng)F=F安安時(shí)，時(shí)，a=0,此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為:BGF安安N當(dāng)當(dāng)mgsin=F安安時(shí)，時(shí)，a=0,此

9、時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為:22sinLBmgRvm 如圖所示，長為如圖所示，長為 的金屬桿的金屬桿OA繞過繞過O點(diǎn)垂直點(diǎn)垂直于紙面的固定軸沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速于紙面的固定軸沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為度為。一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)。一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)范圍足夠大。求，磁場(chǎng)范圍足夠大。求OA桿產(chǎn)生感應(yīng)桿產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。電動(dòng)勢(shì)的大小。解析：解析： 由于由于OA桿是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故桿是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故OA產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是恒定的，其平均值與瞬時(shí)值相同，求感其平均值與瞬時(shí)值相同，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)公式均可以用。應(yīng)電動(dòng)

10、勢(shì)的兩個(gè)公式均可以用。 OlABCRO 例例4：如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有半徑為磁場(chǎng)中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架。的光滑半圓形導(dǎo)體框架。OC為一端繞為一端繞O點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，OA之之間連一個(gè)阻值為間連一個(gè)阻值為R的電阻（其余電阻都不計(jì)），的電阻（其余電阻都不計(jì)），若使若使OC以角速度以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求：（1）圖中哪部分相當(dāng)于電源？）圖中哪部分相當(dāng)于電源？（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為多少？為多少？（3）流過電阻）流過電阻R的電流的電流I為多少？為多少？如圖所示，邊長為如圖所示，邊長為a的正

11、方形金屬線圈繞通的正方形金屬線圈繞通過過OO軸，以角速度軸，以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求下列情況的平均感求下列情況的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1 1）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90900 02 2）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過1801800 03 3）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過30300 0oO四四. .反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)1.1.既然線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。既然線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加強(qiáng)了電源了產(chǎn)生的電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加強(qiáng)了電源了產(chǎn)生的電流, ,還是削弱了它？還是削

12、弱了它？是有得于線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是有得于線圈的轉(zhuǎn)動(dòng), ,還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是時(shí), ,線圈線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用的作用, ,阻礙線圈的轉(zhuǎn)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng). .反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)2.2.電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn)障停轉(zhuǎn), ,要立即切斷要立即切斷電源。電源。2 2一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí)，它的：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí)，它的： A.A.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最大磁通量變化率

13、最大, ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.B.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最大磁通量變化率最大, ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C.C.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.D.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓導(dǎo)線的圓導(dǎo)線處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖。一根長度大于方向如圖。一根長度大于2r的直導(dǎo)線的直導(dǎo)線MN，以速率，以速率V

14、在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為R，其余電阻忽略不計(jì)。在滑動(dòng)過程中，通過電阻其余電阻忽略不計(jì)。在滑動(dòng)過程中，通過電阻R的電的電流的平均值為流的平均值為_;當(dāng)當(dāng)MN從圓環(huán)左端滑到右從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，通過端的過程中，通過R的電荷量為的電荷量為_,當(dāng)當(dāng)MN通通過圓環(huán)中心過圓環(huán)中心O時(shí)，通過時(shí)，通過R的電流為的電流為_.(Brv/2R, Br(Brv/2R, Br2 2/R,2Brv/R)/R,2Brv/R)應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例例例1 1、如圖所示為穿過某線路的磁通量、如圖所示為穿過某線路的磁通量隨隨時(shí)間時(shí)間t t變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：（1 1）穿過某線路的磁通量）穿過某線路的磁通量何時(shí)最大？何時(shí)最大？ 何時(shí)最小？何時(shí)最小？（2 2）/t/t何時(shí)最大？何時(shí)最小？何時(shí)最大？何時(shí)最?。浚? 3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E何時(shí)最大？何時(shí)最?。亢螘r(shí)最大？何時(shí)最小？tOt1t2t3t